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BRPI1101295B1 - enzymatic hydrolysis process comprising the addition of vinasse as buffering agent of the lignocellulosic plant biomass-containing reaction medium - Google Patents

enzymatic hydrolysis process comprising the addition of vinasse as buffering agent of the lignocellulosic plant biomass-containing reaction medium Download PDF

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BRPI1101295B1
BRPI1101295B1 BRPI1101295A BRPI1101295A BRPI1101295B1 BR PI1101295 B1 BRPI1101295 B1 BR PI1101295B1 BR PI1101295 A BRPI1101295 A BR PI1101295A BR PI1101295 A BRPI1101295 A BR PI1101295A BR PI1101295 B1 BRPI1101295 B1 BR PI1101295B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
vinasse
fermentation
present
biomass
enzymatic hydrolysis
Prior art date
Application number
BRPI1101295A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Maria Araújo Galvão Célia
Augusto Travassos Rios Tomé José
Conceição Teodoro Juliana
Pires Andrade Liliane
Godoy Neto Oswaldo
Original Assignee
Ctc - Centro De Tecnologia Canavieira S A
Centro De Tecnologia Canavieira - Ctc
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Publication date
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Priority to PCT/BR2012/000056 priority patent/WO2012129622A1/en
Priority to AU2012234927A priority patent/AU2012234927A1/en
Publication of BRPI1101295A2 publication Critical patent/BRPI1101295A2/en
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Abstract

"utilização de vinhaça no processo de sacarificação de biomassas lignocelulósicas". a presente invenção se refere à utilização de vinhaça no processo de sacrarificação/fermentação de biomassas lignocelulósicas, independentemente da forma como estas se apresentarem e independetemente da destinação que será dada ao caldo hidrolisado final obtido. mais especificamente, a presente invenção descreve o efeito benéfico que a vinhaça confere ao processo de sacarificação de biomassas lignocelulósica, uma vez que esta apresenta, dentre outras características, a capacidade de tamponar o meio reacional, sobretudo quando tal processo ocorre mediante rota enzimática, mas não limitado a ela, independentemente do tipo de biomassa que está sendo utilizada e do tipo de pré-tratamento ao qual esta biomassa foi submetida. a presente invenção trata ainda de processos fermentativos, como a produção de etanol, compreendendo o uso de vinhaça como fonte de nutrientes como, por exemplo, o nitrogênio (n), para o crescimento de microrganismos, mas não limitado a ela. a presente invenção está situada na área de engenharia química."use of vinasse in the saccharification process of lignocellulosic biomass". The present invention relates to the use of vinasse in the saccharification / fermentation process of lignocellulosic biomass, regardless of how they appear and regardless of the destination that will be given to the final hydrolyzed broth obtained. More specifically, the present invention describes the beneficial effect that vinasse confers on the saccharification process of lignocellulosic biomass, since it has, among other characteristics, the ability to buffer the reaction medium, especially when such a process occurs by enzymatic route, but not limited to it, regardless of the type of biomass being used and the type of pretreatment to which it was subjected. The present invention further relates to fermentative processes, such as ethanol production, comprising the use of vinasse as a source of nutrients such as nitrogen (n) for the growth of microorganisms, but not limited thereto. The present invention is situated in the field of chemical engineering.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção Processo de Hidrólise EnzimAtica Compreendendo a Adição de VlNHAÇA COMO AGENTE ΪΑΜΡΟΝΑΝΤΕ DO MEIO REACIONAL CONTENDOReport of the Invention Patent EnzimAtica Hydrolysis Process Understanding the Addition of Age as an Agent Containing

Biomassa Vegetal Lignocelulósica Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere à utilização de vinhaça no processo de sacarificação/fermentação de biomassas iignocelulósicas, independentemente da forma como estas se apresentarem e in de pendente mente da de sti nação que será dada ao caldo hidrolisado final obtido, Mais especifica mente, a presente invenção descreve o efeito benéfico que a vinhaça confere ao processo de sacarifícação de biomassas Iignocelulósicas, uma vez que esta apresenta, dentre outras características, a capacidade de tamponar o meio reacional, sobretudo quando tal processo ocorre mediante rota enzimática, mas não limitado a ela, independente mente do tipo de biomassa que está sendo utilizada e do tipo de pré-t rata mento ao qual esta biomassa foi submetida.Field of the Invention The present invention relates to the use of vinasse in the saccharification / fermentation process of iignocellulosic biomass, regardless of how they appear and regardless of the dehydration of the hydrolyzed broth. More specifically, the present invention describes the beneficial effect that vinasse confers on the process of saccharification of lignocellulosic biomass, since it has, among other characteristics, the ability to buffer the reaction medium, especially when such a process occurs by enzymatic route, but not limited to it, regardless of the type of biomass being used and the type of pretreatment to which this biomass was subjected.

[0002] A presente invenção trata ainda de processos fermentativos, como a produção de etanol, compreendendo o uso de vinhaça como fonte de nutrientes como, por exemplo, o nitrogênio (N), para o crescimento de microrganismos, mas não limitado a ela, [0003] A presente invenção está situada na área de Engenharia Química, Antecedentes da Invenção [0004] Q processo de hidrólise enzimática, em especial a sacarificação de biomassas Iignocelulósicas, ocorre, geralmente, em meios tamponados ou sob pH controlado. Assim, é comum o uso de soluções tamponantes, como por exemplo, citrato de sódio e acetato de sódio, dentre outros, ou soluções controladoras de pH como ácidos e bases {e.g. hidróxido de sódio, ácido clorídrico, ácido fosfórico e etc) para manter o pH em um valor ideal no qual o processo de sacarificação dessas biomassas é favorecido. Em geral, o pH ótimo de operação do sistema coincide com o ótimo de operação das enzimas responsáveis pelo processo de bioconversão da biomassa em açúcares fermentescíveis. A celulase, complexo enzimático mais amplamente utilizado no processo de sacarificação de biomassas lignocelulósicas, expressa sua maior atividade na faixa de pH que varia de 4,5 a 5,5. Esta faixa de pH além de favorecer o processo catalítico também auxilia na manutenção da estabilidade do complexo enzimático por períodos de tempo mais prolongados, o que estende a vida útil do biocatalisador impactando de forma benéfica e crucial no custo final do processo.The present invention further relates to fermentative processes, such as ethanol production, comprising the use of vinasse as a source of nutrients such as nitrogen (N) for the growth of microorganisms, but not limited thereto, The present invention is situated in the field of Chemical Engineering, Background of the Invention The enzymatic hydrolysis process, in particular saccharification of lignocellulosic biomasses, generally takes place in buffered media or under controlled pH. Thus, it is common to use buffering solutions such as sodium citrate and sodium acetate, among others, or pH controlling solutions such as acids and bases (e.g. sodium hydroxide, hydrochloric acid, phosphoric acid, etc.) to maintain the pH at an optimal value at which the saccharification process of these biomasses is favored. In general, the optimum operating pH of the system coincides with the optimal operating pH of the enzymes responsible for the biomass conversion process in fermentable sugars. Cellulase, the most widely used enzymatic complex in the saccharification process of lignocellulosic biomass, expresses its highest activity in the pH range ranging from 4.5 to 5.5. This pH range in addition to favoring the catalytic process also assists in maintaining the stability of the enzyme complex for longer periods of time, which extends the life of the biocatalyst beneficially and crucially impacting the final cost of the process.

[0005] As soluções tamponantes convencionais como o citrato de sódio e o acetato de sódio possuem custo bastante elevado, podendo, inclusive, inviabilizar o processo produtivo em certas situações. Ácidos e/ou bases utilizados para controle do pH durante o processo, apesar de apresentarem custo significativamente inferior às soluções anteriormente citadas, ainda representam uma parcela expressiva do custo final do processo quando comparadas ao processo utilizando vinhaça como agente tamponante. Assim, torna-se extremamente desejável a utilização no processo supracitado de agentes tamponantes eficazes e de baixo custo.Conventional buffering solutions such as sodium citrate and sodium acetate are quite costly and may even make the production process unfeasible in certain situations. Acids and / or bases used for pH control during the process, although presenting a significantly lower cost than the solutions mentioned above, still represent a significant portion of the final process cost when compared to the process using vinasse as buffering agent. Thus, the use of effective and low cost buffering agents in the above process is extremely desirable.

[0006] O uso da vinhaça no processo de sacarificação de biomassas lignocelulósicas apresenta diversas vantagens quando comparado aos processos convencionais, mas certamente uma vantagem que merece destaque é a significativa economia no consumo de água na etapa de hidrólise enzimática de biomassas (pré-tratadas ou não), uma vez que a vinhaça pode inclusive substituir toda a água necessária neste processo específico.The use of vinasse in the saccharification process of lignocellulosic biomass presents several advantages when compared to conventional processes, but certainly one advantage that deserves to be highlighted is the significant savings in water consumption in the enzymatic hydrolysis stage of biomasses (pretreated or no), since vinasse can even replace all the water needed in this particular process.

[0007] A presença da vinhaça no processo de hidrólise enzimática de biomassas lignocelulósicas possibilita a formação de compostos químicos que têm a capacidade de promover o efeito tamponante do meio reacional, ou seja, manter o pH dentro de uma faixa específica desejada de modo a proporcionar um ambiente favorável ao adequado funcionamento das enzimas que compõem o complexo enzimático, que necessitam de condições bem definidas para executarem a quebra das ligações do seus substratos específicos, de modo a maximizar a geração de açúcares fermentescíveis a partir da biomassa lignocelulósica utilizada.The presence of vinasse in the enzymatic hydrolysis process of lignocellulosic biomass enables the formation of chemical compounds which have the ability to promote the buffering effect of the reaction medium, ie to maintain the pH within a desired specific range in order to provide a favorable environment for the proper functioning of the enzymes that make up the enzymatic complex, which need well defined conditions to break the bonds of their specific substrates, in order to maximize the generation of fermentable sugars from the lignocellulosic biomass used.

[0008] No processo de tamponamento do meio reacional, sais presentes na vinhaça como, por exemplo, o sódio, combinam-se com ácidos gerados durante o processo de pré-tratamento da biomassa, como, por exemplo, o ácido acético, formando compostos químicos, como por exemplo, o acetato de sódio, que atuam diretamente na manutenção do pH do meio em faixas determinadas. Deste modo, o efeito tamponante surge a partir da reação química que ocorre entre compostos naturalmente presentes na vinhaça e na biomassa pré-tratada, dispensando, assim, a preparação prévia de solução tamponante.In the buffering process of the reaction medium, salts present in vinasse such as sodium combine with acids generated during the pre-treatment process of biomass such as acetic acid to form compounds. chemicals, such as sodium acetate, which act directly to maintain the pH of the medium in certain ranges. Thus, the buffering effect arises from the chemical reaction that occurs between compounds naturally present in vinasse and pretreated biomass, thus dispensing with the prior preparation of buffering solution.

[0009] A presente invenção tem como principais vantagens: - Ser altamente eficiente no tamponamento do meio reacional onde ocorre a sacarificação de biomassas lignocelulósicas, ou seja, o uso da vinhaça permite que o pH da suspensão seja mantido dentro da faixa ótima de operação do complexo enzimático utilizado (4,5-5,5), uma vez que catalisadores biológicos expressam sua maior atividade em uma faixa bastante restrita de pH. Além disso, a manutenção do pH na faixa ótima de operação da enzima possibilita às enzimas manterem sua estabilidade por períodos de tempo mais prolongados, o que estende a vida útil do biocatalisador impactando de forma benéfica e crucial no custo final do processo; - Ser de custo bem mais acessível que as soluções tamponantes convencionais como, por exemplo, soluções tampão citrato de sódio e acetato de sódio, visto que esta corrente é produzida dentro da própria unidade industrial em grandes quantidades, uma vez que para litro de etanol produzido gera-se em torno de 10 a 12 litros de vinhaça; - Ser rica em nitrogênio, que é um macro nutriente de extrema relevância no processo de fermentação de açúcares a etanol, dado que uma vinhaça industrial típica pode apresentar até 1 g/L de nitrogênio total em sua composição; assim, além de baratear o custo global do processo, a vinhaça ainda favorece a etapa específica de fermentação de caldos hidrolisados provenientes da sacarificação de bagaço de cana-de-açúcar; - Ser adequada para uso no processo de sacarificação de biomassas lignocelulósicas também sob a ótica ambiental, dentro do conceito de ciclo fechado de processo, já que este “resíduo” ou “subproduto” é comumente utilizado no processo de fertirrigação dos canaviais, constituindo-se em uma importante fonte de poluição de solos e águas subterrâneas devido, principalmente, à sua elevada demanda bioquímica de oxigênio (DBO) em função do teor de matéria orgânica presente em sua composição; - Permitir economia de água no processo de sacarificação do bagaço de cana pela substituição desta pela vinhaça.The main advantages of the present invention are: - Being highly efficient in buffering the reaction medium where saccharification of lignocellulosic biomass occurs, that is, the use of vinasse allows the pH of the suspension to be kept within the optimum operating range. enzymatic complex used (4,5-5,5), since biological catalysts express their highest activity in a very restricted pH range. In addition, maintaining the pH in the optimal enzyme operating range enables enzymes to maintain their stability for longer periods of time, which extends the life of the biocatalyst, beneficially and crucially impacting the final process cost; - Be much more affordable than conventional buffering solutions, such as sodium citrate and sodium acetate buffer solutions, as this stream is produced within the industrial unit itself in large quantities, as for liter of ethanol produced around 10 to 12 liters of vinasse are generated; - Being rich in nitrogen, which is an extremely relevant macro nutrient in the fermentation process of sugar to ethanol, given that a typical industrial vinasse can have up to 1 g / L of total nitrogen in its composition; Thus, in addition to lowering the overall cost of the process, vinasse also favors the specific stage of fermentation of hydrolyzed broths derived from the saccharification of sugarcane bagasse; - Be suitable for use in the saccharification process of lignocellulosic biomass also from the environmental point of view, within the concept of closed process cycle, as this “residue” or “byproduct” is commonly used in the sugarcane fertigation process, constituting in an important source of soil and groundwater pollution mainly due to its high biochemical oxygen demand (BOD) due to the content of organic matter present in its composition; - Allow water savings in the sugarcane bagasse saccharification process by replacing it with vinasse.

[0010] No âmbito patentário, foram identificados alguns documentos relevantes que serão descritos a seguir.Within the patent scope, some relevant documents have been identified which will be described below.

[0011] O documento US 7,807,419 revela um processo para a sacarificação de biomassa pré-tratada para se obter altas concentrações de açúcares fermentescíveis. Especificamente, trata-se de um processo que se utiliza de um sistema de alimentação em batelada com redução no tamanho das partículas. A presente invenção difere deste documento por compreender o uso de vinhaça como agente tamponante da reação de sacarificação de biomassas, bem como aditivo para fermentação devido ao teor de nitrogênio presente em sua composição.US 7,807,419 discloses a process for saccharifying pretreated biomass to obtain high concentrations of fermentable sugars. Specifically, it is a process using a batch feeding system with particle size reduction. The present invention differs from this document in that it comprises the use of vinasse as a buffering agent for the biomass saccharification reaction as well as a fermentation additive due to the nitrogen content present in its composition.

[0012] O documento US 2010/0086981 apresenta composições e métodos para melhorar a sacarificação de biomassas com enzimas e microrganismos modificados. O referido documento cita o uso de citrato de sódio durante a reação. A presente invenção difere deste documento por dispensar o uso do citrato de sódio, substituindo-o pela vinhaça disponível em grandes volumes nas usinas de cana-de-açúcar.US 2010/0086981 discloses compositions and methods for improving saccharification of biomasses with modified enzymes and microorganisms. Said document cites the use of sodium citrate during the reaction. The present invention differs from this document in that it does not require the use of sodium citrate, replacing it with the large volume vinasse available in sugar cane mills.

[0013] O documento US 2010/0159515 descreve um método de pré-tratamento de biomassas lignocelulósicas que cita o uso de tampão a partir de citratos. A presente invenção difere deste documento por utilizar compostos presentes na vinhaça disponível nas usinas de álcool e açúcar ou destilarias autônomas para promover o efeito tamponante ao meio reacional.US 2010/0159515 describes a method of pretreatment of lignocellulosic biomass which cites the use of buffer from citrates. The present invention differs from this document in that it utilizes compounds present in the vinasse available in alcohol and sugar mills or stand-alone distilleries to promote the buffering effect on the reaction medium.

[0014] O documento WO 2008/040358 descreve o uso de um subproduto da fermentação, a vinhaça, rica em potássio como agente fertilizante. Esse documento diz ainda que essa vinhaça rica em potássio é pobre em aminoácidos e proteínas, pois os mesmos já foram removidos em etapas anteriores. A presente invenção difere deste documento por prever a utilização da vinhaça resultante da fermentação alcoólica industrial rica em nitrogênio (até 1 g/L) não como agente fertilizante, mas como agente tamponante do processo de sacarificação de biomassas lignocelulósicas; além disso, esta vinhaça também se mostra adequada à etapa de fermentação alcoólica, visto que representa uma fonte adicional de nitrogênio, macro nutriente indispensável ao processo fermentativo mencionado.WO 2008/040358 describes the use of a fermentation by-product, potassium-rich vinasse as a fertilizing agent. This document also says that this potassium rich vinasse is low in amino acids and proteins, as they have already been removed in previous steps. The present invention differs from this document in that it provides for the use of vinasse resulting from nitrogen-rich industrial alcoholic fermentation (up to 1 g / l) not as a fertilizing agent but as a buffering agent in the saccharification process of lignocellulosic biomasses; In addition, this vinasse is also suitable for the alcoholic fermentation stage, as it represents an additional source of nitrogen, macro nutrient indispensable to the mentioned fermentation process.

[0015] O documento EP 048061 descreve um processo para reaproveitamento da vinhaça compreendendo etapas de concentração e queima da vinhaça. Contudo, nada é dito a respeito de sua utilização em processos hidrolíticos (ácidos ou enzimáticos) e/ou fermentativos; tampouco há qualquer citação a respeito de suas características como agente tamponante ou fonte de nitrogênio.EP 048061 describes a process for reusing vinasse comprising steps of concentration and burning of vinasse. However, nothing is said about its use in hydrolytic (acid or enzymatic) and / or fermentative processes; nor is there any mention of its characteristics as a buffering agent or nitrogen source.

[0016] O documento WO 2008/116278 descreve o aproveitamento da vinhaça como aditivo em ração animal, sendo que a vinhaça passa por um processo de destilação e concentração, seguido de desidratação.WO 2008/116278 describes the use of vinasse as an additive in animal feed, and the vinasse goes through a process of distillation and concentration, followed by dehydration.

[0017] O documento EP 769915 descreve o uso de ácidos orgânicos provenientes da vinhaça; tais compostos mostram-se especialmente úteis em cultivos microbianos.EP 769915 describes the use of organic acids from vinasse; Such compounds are especially useful in microbial cultures.

[0018] A presente invenção difere deste e dos demais documentos por utilizar a vinhaça (ou qualquer resíduo/subproduto proveniente do processo de destilação de vinho fermentado) em qualquer estado de tratamento (bruta, filtrada, concentrada, etc) como agente tamponante de processos de sacarificação de biomassas lignocelulósicas e aditivo de fermentação (fonte adicional de nitrogênio).The present invention differs from this and other documents in that it uses vinasse (or any residue / by-product from the fermented wine distillation process) in any treatment state (crude, filtered, concentrated, etc.) as a process buffering agent. of saccharification of lignocellulosic biomass and fermentation additive (additional source of nitrogen).

[0019] Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.From what is clear from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive activity in relation to the state of the art.

Sumário da Invenção [0020] A presente invenção descreve a utilização de vinhaça como agente tamponante de processos de sacarificação de biomassas lignocelulósicas e fonte adicional de nitrogênio em processos fermentativos, independentemente da fonte e da forma como tais biomassas tiverem sido produzidas. Em suma, a presente invenção possui como principais vantagens competitivas a alta eficiência, o baixo custo e a preservação do meio ambiente.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention describes the use of vinasse as a buffering agent for lignocellulosic biomass saccharification processes and an additional source of nitrogen in fermentation processes, regardless of the source and how such biomasses were produced. In summary, the present invention has as its main competitive advantages high efficiency, low cost and environmental preservation.

[0021] É objeto da presente invenção o processo de sacarificação de biomassas lignocelulósicas compreendendo a adição de vinhaça (ou qualquer resíduo/subproduto proveniente do processo de destilação de vinho fermentado) como agente tamponante ao meio reacional.An object of the present invention is the process of saccharifying lignocellulosic biomass comprising the addition of vinasse (or any residue / by-product from the fermented wine distillation process) as a buffering agent to the reaction medium.

[0022] Em uma realização preferencial, o processo de hidrólise enzimãtíca é um processo de sacarificação e pode ocorrer sob qualquer configuração selecionada do grupo que compreende SHF (Hidrólise Enzimática e Fermentação Separadas), SSF( Hidrólise Enzimática e Fermentação Simultâneas), SSCF (Hidrólise Enzimática, Fermentação e Co-Fermentação Simultâneas), CBP (Produção de Enzimas, Hidrólise Enzimática e Fermentação Simultâneas), SEPHY (Produção de Enzimas e Hidrólise Enzimática separadas da Fermentação) e combinações das mesmas.In a preferred embodiment, the enzymatic hydrolysis process is a saccharification process and may occur under any configuration selected from the group comprising SHF (Separate Enzyme Hydrolysis and Fermentation), SSF (Simultaneous Enzyme Hydrolysis and Fermentation), SSCF (Hydrolysis). Enzyme, Simultaneous Fermentation and Co-Fermentation), CBP (Enzyme Production, Simultaneous Enzyme Hydrolysis and Fermentation), SEPHY (Enzyme Production and Enzyme Hydrolysis separated from Fermentation) and combinations thereof.

[0023] É um adicional objeto da invenção um agente tamponante composto de vinhaça, o qual é útii em processos de hidrólise enzimática, [0024] É um adicional objeto da invenção a utilização da vinhaça como agente tamponante, compreendendo a etapa de coletar a vinhaça a partir do processo de destilação do vinho resultante do processo de fermentação alcoólica.It is a further object of the invention a vinasse buffering agent which is useful in enzymatic hydrolysis processes. It is a further object of the invention to use vinasse as a buffering agent comprising the step of collecting the vinasse from the wine distillation process resulting from the alcoholic fermentation process.

[0025] Em outro aspecto, a presente invenção proporciona um processo de fermentação que compreende a adição de um aditivo de fermentação que é rico em nitrogênio e imprescindível ao processo fermentaiivo em questão.In another aspect, the present invention provides a fermentation process comprising the addition of a fermentation additive that is nitrogen rich and indispensable to the fermentation process in question.

[0026] É um adicional objeto da presente invenção um processo fermentativo compreendendo uma etapa de fermentação na presença de um aditivo de fermentação composto de vinhaça.It is a further object of the present invention a fermentation process comprising a fermentation step in the presence of a fermentation additive composed of vinasse.

[0027] É um adicional objeto da presente invenção um processo de produção de etanol compreendendo a fermentação de açúcares na presença de um aditivo de fermentação composto por vinhaça.It is a further object of the present invention an ethanol production process comprising the fermentation of sugars in the presence of a fermentation additive composed of vinasse.

[0028] É um adicional objeto da presente invenção um aditivo de fermentação composto de vinhaça, o qual é útil como fonte de nitrogênio.It is a further object of the present invention a fermentation additive composed of vinasse which is useful as a nitrogen source.

[0029] É um adicional objeto da presente invenção um processo de preparo de aditivo de fermentação compreendendo a etapa de coletar a vinhaça a partir do processo de destilação do vinho resultante do processo de fermentação alcoólica.It is a further object of the present invention a fermentation additive preparation process comprising the step of collecting the vinasse from the wine distillation process resulting from the alcoholic fermentation process.

[0030] Estes e outros objetos da invenção serão ímediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.These and other objects of the invention will be immediately appreciated by those skilled in the art and companies having an interest in the segment and will be described in sufficient detail for their reproduction in the following description.

Breve Descrição das Figuras [0031] A Figura 1 revela um possível fluxograma de obtenção da vinhaça para uso na hidrólise enzimática. Legenda: (11) Destilação; (12) Vinho; (13) Etanol; (14) Stripping; (15) Rectífying; (16) Vinhaça; (17) Vapor; (18) Hidrólise enzimática; (19) Condensado de vinhaça; (110) Vinhaça concentrada; (111) Evaporação; e (112) Concentração de vinhaça.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Figure 1 shows a possible flowchart for obtaining vinasse for use in enzymatic hydrolysis. Caption: (11) Distillation; (12) wine; (13) Ethanol; (14) Stripping; (15) Rectifying; (16) vineyard; (17) steam; (18) Enzymatic hydrolysis; (19) Condensed vinasse; (110) concentrated vineyard; (111) Evaporation; and (112) Concentration of vinasse.

[0032] A Figura 2 contempla um fluxograma de uma possível rota de sacarificação de biomassas lignocelulósicas da presente invenção - SSF: Hidrólise Enzimática e Fermentação - simultâneas. Legenda: (21) Biomassa lignocelulósica; (22) Pré-tratamento; (23) Lavagem; (24) Hidrólise enzimática + Fermentação + Co-fermentação; (25) Produção de enzimas; (26) Microorganismos; (27) Açúcares; (28) Vinhaça; (29) Purificação; (210) Etanol; (211) Biomassa pré-tratada; (212) Vinho; (213) Vinhaça 1a ou 2a geração; e (214) Fertirrigação.Figure 2 shows a flowchart of a possible lignocellulosic biomass saccharification route of the present invention - SSF: Enzyme Hydrolysis and Fermentation - simultaneous. Caption: (21) Lignocellulosic biomass; (22) pre-treatment; (23) washing; (24) Enzymatic hydrolysis + Fermentation + Co-fermentation; (25) Enzyme production; (26) microorganisms; (27) sugars; (28) vineyard; (29) Purification; (210) Ethanol; (211) pre-treated biomass; (212) Wine; (213) Vineyard 1st or 2nd generation; and (214) Fertigation.

[0033] A Figura 3 contempla um fluxograma de uma possível rota de sacarificação de biomassas lignocelulósicas da presente invenção - SHF: Hidrólise Enzimática e Fermentação - separadas. Legenda: (31) Biomassa lignocelulósica; (32) Pré-tratamento; (33) Lavagem; (34) Hidrólise; (35) Produção de enzimas; (36) Açúcares; (37) Vinhaça; (38) Microorganismos; (39) Fermentação/Co-fermentação; (310) Purificação; (311) Etanol; (312) Biomassa pré-tratada; (313) Hidrolisado; (314) Vinho; (315) Vinhaça 1a ou 2a geração; e (316) Fertirrigação.Figure 3 shows a separate flowchart of a possible lignocellulosic biomass saccharification route of the present invention - SHF: Enzymatic Hydrolysis and Fermentation -. Caption: (31) Lignocellulosic biomass; (32) pre-treatment; (33) washing; (34) Hydrolysis; (35) Enzyme production; (36) sugars; (37) vineyard; (38) microorganisms; (39) Fermentation / Co-fermentation; (310) Purification; (311) Ethanol; (312) Pretreated biomass; (313) Hydrolyzed; (314) Wine; (315) Vineyard 1st or 2nd generation; and (316) Fertigation.

[0034] A Figura 4 contempla um fluxograma de uma possível rota de sacarificação de biomassas lignocelulósicas da presente invenção - CBP: Produção de Enzimas, Hidrólise Enzimática e Fermentação - Simultâneas. Legenda: (41) Biomassa lignocelulósica; (42) Pré-tratamento; (43) Catalisador; (44) Lavagem; (45) Açúcares; (46) Produção de enzimas + Hidrólise enzimática + Fermentação/Co-fermentação; (47) Microorganismos; (48) Vinhaça; (49) Purificação; (410) Etanol; (411) Biomassa pré-tratada; (412) Vinho; (413) Vinhaça 1a ou 2a geração; e (414) Fertirrigação.Figure 4 shows a flowchart of a possible lignocellulosic biomass saccharification route of the present invention - CBP: Enzyme Production, Enzymatic Hydrolysis and Fermentation - Simultaneous. Caption: (41) Lignocellulosic biomass; (42) pre-treatment; (43) Catalyst; (44) washing; (45) sugars; (46) Enzyme production + Enzymatic hydrolysis + Fermentation / Co-fermentation; (47) microorganisms; (48) vineyard; (49) Purification; (410) Ethanol; (411) pre-treated biomass; (412) Wine; (413) Vineyard 1st or 2nd generation; and (414) Fertigation.

[0035] A Figura 5 contempla um fluxograma de uma possível rota de sacarificação de biomassas lignocelulósicas da presente invenção - SEPHY: Produção de Enzimas + Hidrólise Enzimática separadas da Fermentação. Legenda: (51) Biomassa lignocelulósica; (52) Pré-tratamento; (53) Catalisador; (54) Lavagem; (55) Açúcares; (56) Produção de enzimas + Hidrólise enzimática; (57) Vinhaça; (58) Microorganismos; (59) Fermentação/Co-fermentação; (510) Purificação; (511) Etanol; (512) Biomassa pré-tratada; (513) Hidrolisado; (514) Vinho; (515) Vinhaça 1a ou 2a geração; e (516) Fertirrigação.Figure 5 shows a flowchart of a possible lignocellulosic biomass saccharification route of the present invention - SEPHY: Enzyme Production + Enzyme Hydrolysis separated from Fermentation. Caption: (51) Lignocellulosic biomass; (52) pre-treatment; (53) Catalyst; (54) Washing; (55) Sugars; (56) Enzyme production + Enzymatic hydrolysis; (57) vineyard; (58) microorganisms; (59) Fermentation / Co-fermentation; (510) Purification; (511) Ethanol; (512) Pretreated biomass; (513) Hydrolyzed; (514) Wine; (515) Vineyard 1st or 2nd generation; and (516) Fertigation.

[0036] Figura 6: Desenho esquemático do processo de pré-tratamento de bagaço de cana com vapor ("Steam Explosion”). A - Caldeira (gerador de vapor); B - Reator; C - ‘'Flash Tank”, [0037] Figura 7: Hidrólise enzímática de bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor com diferentes concentrações de vinhaça no meio reacional. Descrição Detalhada da Invenção [0038] Os exemplos aqui mostrados têm apenas o intuito de exemplificar algumas das inúmeras maneiras de se realizar a invenção sem, contudo, limitar o escopo da mesma.[0036] Figure 6: Schematic drawing of the Steam Explosion pre-treatment process. A - Boiler (steam generator); B - Reactor; C - 'Flash Tank', [0037] ] Figure 7: Enzymatic hydrolysis of steam blast pretreated sugarcane bagasse with different concentrations of vinasse in the reaction medium Detailed Description of the Invention The examples shown here are only intended to exemplify some of the numerous ways to accomplish this. without limiting the scope thereof.

Biomassa Vegetal Lianocelulósica [0039] A expressão biomassa vegetal lignocelulósica compreende qualquer tipo de planta, a saber: biomassa herbácea; cultivares como plantas C4 - pertencentes aos gêneros Lolium, Spartina, Panicum, Miscaníhus, e combinações dos mesmos; bagaço de cana-de-açúcar (oriundo de moenda e/ou difusor); palha de cana-de-açúcar; palha de cereais como trigo, arroz, centeio, cevada, aveia, milho e similares (e.g. capim-elefante ‘switchgrass”), madeira; troncos e talos de bananeira; cactáceas e combinações dos mesmos, Além disso, materiais lignocelulósicos podem ainda compreender papelão, serragem, jornal e resíduos agroindustríaís ou municipais similares.Lianocellulosic Plant Biomass The term lignocellulosic plant biomass includes any type of plant, namely: herbaceous biomass; cultivars such as C4 plants - belonging to the genera Lolium, Spartina, Panicum, Miscaníhus, and combinations thereof; sugarcane bagasse (from milling and / or diffuser); sugar cane straw; cereal straw such as wheat, rice, rye, barley, oats, corn and the like (e.g., switchgrass elephant grass), wood; banana tree stalks and stalks; In addition, lignocellulosic materials may further comprise cardboard, sawdust, newspaper and similar agroindustrial or municipal waste.

[0040] Bíomassas vegetais de diferentes origens podem apresentar diferenças particulares, embora possuam composição química global relativamente semelhante. Algumas variações na composição entre diferentes espécies e entre uma mesma espécie se devem a variabilidades ambientais e genéticas, ademais da localização do tecido vegetal em diferentes partes da planta. Tipicamente, biomassas lignocelulósicas apresentam de 35% a 50% de celulose, de 20% a 35% de hemicelulose e de 20% a 30% de lignina. Além dessas frações majoritárias, há ainda quantidades minoritárias de cinzas, compostos fenólicos, ácidos orgânicos e compostos denominados extrativos. A celulose e as hemiceluloses do tecido vegetal são constituídas de carboidratos estruturais (e.g. glicanas, xilanas, mananas) e são geralmente denominadas de fração sacarídica. A lignina, por sua vez, representa a fração fenólica da biomassa vegetal.Vegetable biomasses of different origins may exhibit particular differences, although they have relatively similar overall chemical composition. Some variations in composition between different species and within the same species are due to environmental and genetic variability, in addition to the location of plant tissue in different parts of the plant. Typically, lignocellulosic biomasses contain 35% to 50% cellulose, 20% to 35% hemicellulose and 20% to 30% lignin. In addition to these major fractions, there are minority quantities of ashes, phenolic compounds, organic acids and compounds called extractive. Cellulose and hemicelluloses of plant tissue are made up of structural carbohydrates (e.g., glycans, xylans, mananas) and are generally referred to as the saccharide fraction. Lignin, in turn, represents the phenolic fraction of plant biomass.

Vinhaca [0041] Na presente invenção, entende-se como vinhaça qualquer resíduo proveniente do processo de destilação do vinho delevedurado, obtido após fermentação e separação das células de levedura, geralmente por centrifugação, mas não limitado a ela.Vinhaca In the present invention, vinasse is understood to be any residue from the distillation process of the wine obtained after fermentation and separation of the yeast cells, generally by centrifugation, but not limited to it.

Agente Tamponante [0042] Na química, as soluções-tampão são soluções capazes de atenuar variações no pH, estabilizando-o em um valor rei ativa mente constante, ainda que o sistema sofra perturbações pela adição de ácidos ou bases.Buffering Agent In chemistry, buffer solutions are solutions capable of attenuating changes in pH, stabilizing it at an actively constant value, even though the system is disturbed by the addition of acids or bases.

[0043] A vinhaça obtida na presente invenção, pela sua alta concentração de íons como sódio, é capaz de reagir com os ácidos gerados no processo de pré-tratamento/hidróIise, mantendo então o pH do meio numa faixa constante e propícia para a atividade enzimátíca, [0044] A vinhaça da presente invenção é bastante útil em processos de hidrólise enzimática de uma forma geral, mas, especial mente, em reações de sacarificação de biomassas lígnocelulósicas.The vinasse obtained in the present invention, due to its high concentration of ions such as sodium, is capable of reacting with the acids generated in the pretreatment / hydrolysis process, thus keeping the pH of the medium in a constant range suitable for the activity. Enzyme, The vinasse of the present invention is very useful in enzymatic hydrolysis processes generally, but especially in saccharification reactions of lignocellulosic biomasses.

[0045] A vinhaça da presente invenção, por ser um subproduto da fermentação, apresenta baixo custo e substitui de forma bastante eficiente agentes tamponantes comumente utilizados e de alto custo como, por exemplo, o ácido cítrico.The vinasse of the present invention, being a byproduct of fermentation, is inexpensive and quite efficiently replaces commonly used and costly buffering agents such as citric acid.

[0046] O agente tamponante é produzido por um processo que compreende a etapa de coletar a vinhaça produzida no processo de destilação do vinho delevedurado, resultante do processo de fermentação alcoólica, e, opcional mente, filtrá-la, evaporá-la e/ou concentrá-la.The buffering agent is produced by a process comprising the step of collecting the vinasse produced in the distilled wine distillation process resulting from the alcoholic fermentation process and optionally filtering it, evaporating it and / or focus it.

Processo de Hidrólise Enzimática [0047] O processo de hidrólise enzimática da presente invenção é um processo que compreende a adição de qualquer quantidade de vinhaça ao meio reacional com o intuito de proporcionar o tamponamento do mesmo.Enzymatic Hydrolysis Process The enzymatic hydrolysis process of the present invention is a process comprising the addition of any amount of vinasse to the reaction medium in order to provide buffering thereof.

[0043] Em uma realização preferencial, o processo de hídrólise é um processo de sacarificação e pode ocorrer sob qualquer configuração conhecida do estado da técnica, e selecionada do grupo que compreende SHF (Hídrólise Enzimática e Fermentação Separadas), SSF (Hídrólise Enzimática e Fermentação Simultâneas), SSCF (Hídrólise Enzimática, Fermentação e Co-Fermentação Simultâneas), CBP (Produção de Enzimas, Hídrólise Enzimática e Fermentação Simultâneas), SEPHY (Produção de Enzimas e Hídrólise Enzimática separadas da Fermentação) e combinações das mesmas.In a preferred embodiment, the hydrolysis process is a saccharification process and may occur under any known state of the art configuration, selected from the group comprising SHF (Enzymatic Hydrolysis and Fermentation), SSF (Enzymatic Hydrolysis and Fermentation). Simultaneous), SSCF (Enzyme Hydrolysis, Simultaneous Fermentation and Co-Fermentation), CBP (Enzyme Production, Simultaneous Enzyme Hydrolysis and Fermentation), SEPHY (Enzyme Production and Enzyme Hydrolysis separate from Fermentation) and combinations thereof.

Aditivo de Fermentação [0049] O aditivo de fermentação da presente invenção é uma solução rica em nitrogênio, nutriente essencial para o crescimento dos microorganismos responsáveis pela fermentação, sejam eles leveduras ou bactérias.Fermentation Additive The fermentation additive of the present invention is a nitrogen-rich solution, an essential nutrient for the growth of microorganisms responsible for fermentation, whether yeast or bacteria.

[0050] A vinhaça obtida na presente invenção, pela sua alta concentração de nitrogênio, serve como fonte nutricional adicional no processo fermentativo. Sendo assim, a vinhaça da presente invenção é bastante útil no processo de fermentação de uma forma geral e, em especial, em reações de fermentação alcoólica.The vinasse obtained in the present invention, by its high concentration of nitrogen, serves as an additional nutritional source in the fermentation process. Thus, the vinasse of the present invention is quite useful in the general fermentation process and especially in alcoholic fermentation reactions.

[0051] O aditivo de fermentação é produzido por um processo que compreende a etapa de coletar a vinhaça produzida no processo de destilação do vinho delevedurado, resultante do processo de fermentação alcoólica, e, opcional mente, filtrá-la, evaporá-la e/ou concentrá-la..The fermentation additive is produced by a process comprising the step of collecting the vinasse produced in the distilled wine distillation process resulting from the alcoholic fermentation process, and optionally filtering it, evaporating it and / or concentrate it ..

Processo Fermentativo [0052] O processo fermentativo da presente invenção engloba qualquer processo fermentativo, seja ele bactéria no ou por meio de leveduras, compreendendo uma etapa de fermentação na presença de um aditivo de fermentação composto de vinhaça.Fermentation Process The fermentation process of the present invention encompasses any fermentation process, whether bacterial in or by yeast, comprising a fermentation step in the presence of a fermentation additive composed of vinasse.

[0053] Em uma realização preferencial, o processo fermentativo da presente invenção visa à obtenção de etanol.In a preferred embodiment, the fermentative process of the present invention is aimed at obtaining ethanol.

Exemplo 1 Materiais e Métodos [0054] Material Liqnoceiulòsico\ Bagaço típico de cana-de-açúcar {umidade de aproximadamente 50%) foi coletado em uma usina de álcool e açúcar localizada na região de Piracicaba/SP, imediata mente após moagem da cana (bagaço fresco).Example 1 Materials and Methods Lichnoceiulosic Material \ Typical sugarcane bagasse (approximately 50% humidity) was collected from an alcohol and sugar mill located in the Piracicaba / SP region immediately after milling the cane ( fresh bagasse).

[0055] Pré-Tratamento com Explosão à Vapor, Bagaço de cana "ín natura” foi pré-tratado com vapor (Steam Explosion) visando promover modificações químicas e estruturais na bíomassa, de modo a obter um substrato (polpa) com elevado teor de celulose e alta acessibilidade da matriz lignina-carboídrato às enzimas celulolíticas. Neste sentido, processos eficientes caracterizam-se por elevada remoção das hemiceluloses e extração seletiva de xilose (monômero e oligômeros), com mínima remoção de glicose. Além disso, tais processos devem produzir o mínimo de compostos inibidores da ação enzimática (e.g, furfural, HMF, ácidos húmicos e derivados fenólicos), produzidos a partir da degradação dos carboidratos e da iígnina.Steam Explosion Pretreatment "In natura" sugarcane bagasse has been pre-treated with Steam Explosion to promote chemical and structural modifications to the biomass in order to obtain a high substrate (pulp) content. Cellulose and high accessibility of the lignin-carbohydrate matrix to cellulolytic enzymes In this sense, efficient processes are characterized by high removal of hemicelluloses and selective xylose extraction (monomer and oligomers), with minimal glucose removal. the minimum of enzymatic inhibiting compounds (eg, furfural, HMF, humic acids and phenolic derivatives), produced from carbohydrate and ignine degradation.

[0056] Experimentos de pré-tratamento com vapor foram realizados nas dependências do CTC (Centro de Tecnologia Canavieira, Píracicaba/SP) e, de modo geral, em uma única etapa. Na Figura 6 é apresentado um desenho esquemático dos equipamentos utilizados, que consistem basicamente de um reator de 65L (reator de pré-trata mento ou hidrolisador) acoplado por tubulação a um tanque de expansão (Tlash tank") do tipo ciclone. O reator foi carregado com bagaço proveniente de moenda e/ou difusor coletado em usinas de álcool e açúcar do estado de São Paulo, em condições típicas. Vapor gerado por caldeira de 30kgf/cm2 foi injetado diretamente no reator através de abertura de válvulas. A curva de aquecimento e o registro da pressão no reator foram manualmente monitorados. Decorrido o tempo de residência determinado, o reator foi descarregado, mediante descompressão súbita ou via rampa de descompressão, e o material pré-tratado (“slurry") coletado no tanque de expansão após alívio da pressão do sistema e liberação do vapor produzido. O bagaço pré-tratado obtido apresentou características que o potencializaram como matéria-prima para produção de enzimas e hídrólise enzimática, aplicáveis ã produção de bioetanol de bagaço.Steam pretreatment experiments were carried out in the premises of CTC (Sugarcane Technology Center, Píracicaba / SP) and generally in a single step. Figure 6 shows a schematic drawing of the equipment used, which basically consists of a 65L reactor (pretreatment reactor or hydrolyser) piped to a cyclone type Tlash tank. loaded with bagasse from the mill and / or diffuser collected in typical sugar and alcohol plants in the state of São Paulo, under steam conditions generated by a 30kgf / cm2 boiler was injected directly into the reactor through valve opening. and the reactor pressure record were manually monitored.After the determined residence time, the reactor was discharged by sudden decompression or via decompression ramp and the slurry collected in the expansion tank after relief. system pressure and release of steam produced. The pretreated bagasse obtained showed characteristics that potentiated it as a raw material for enzyme production and enzymatic hydrolysis, applicable to the production of bagasse bioethanol.

[0057] Caracterização do Bagaço Pré-Tratado: Bagaço de cana-de-açúcar l,in natura" e pré-tratado com explosão a vapor foram caracterizados quanto aos teores de seus principais constituintes (carboídratos estruturais e lignina), segundo metodologia experimental baseada no protocolo desenvolvido pelo National Renewable Energy Laboratories (NREL), Estados Unidos (Sluíter et ai, 2004).Characterization of Pretreated Bagasse: Sugarcane bagasse 1, in natura "and pretreated with steam blast were characterized according to the contents of their main constituents (structural carbohydrates and lignin), according to an experimental methodology. in the protocol developed by the National Renewable Energy Laboratories (NREL), United States (Sluíter et al, 2004).

[0058] A caracterização desses materiais demanda a determinação do teor de umidade, utilizando-se gravimetria diferencial em balança eletrônica após estufa para cálculo do percentual em relação à base seca do material. Para a determinação do teor de lignina insolúvel em ácido e carboídratos estruturais uma amostra de bagaço sêco foi misturada à H2SO4 (72%), sob agitação por 1 hora, A reação foi interrompida pela adição de água destilada. Em seguida, para completa hídrólise dos oligômeros restantes, a suspensão foi autoclavada (121 °C) por 1 hora. A fração líquida (hidrolisado) foi utilizada para determinação dos carboídratos estruturais por cromatografia líquida (HPLC) e a fração sólida foi lavada com água destilada e seca em estufa (105X) para posterior calcinação (575°C) e determinação da lignina por gravimetría.[0058] The characterization of these materials requires the determination of moisture content, using differential gravimetry in electronic balance after greenhouse to calculate the percentage in relation to the dry basis of the material. For the determination of the acid-insoluble lignin content of structural carbohydrates and a dry bagasse sample was mixed with H2SO4 (72%) under stirring for 1 hour. The reaction was stopped by the addition of distilled water. Then, for complete hydrolysis of the remaining oligomers, the suspension was autoclaved (121 ° C) for 1 hour. The liquid (hydrolysed) fraction was used to determine the structural carbohydrates by liquid chromatography (HPLC) and the solid fraction was washed with distilled water and oven dried (105X) for further calcination (575 ° C) and lignin determination by gravimetrics.

[0059] A determinação dos carboídratos estruturais por HPLC foi feita utilízando-se detector de índice de retração (IR), usando padrões externos para cada componente, coluna Aminex HPX 87H (300 x 7,8 mm, BIO-RAD) e fase móvel H2SO4 5mM com fluxo de 0,6 mL/min à 45°C.Determination of structural carbohydrates by HPLC was performed using retraction index (IR) detector using external standards for each component, Aminex HPX 87H column (300 x 7.8 mm, BIO-RAD) and mobile phase. 5mM H 2 SO 4 with 0.6 mL / min flow at 45 ° C.

[0060] Hídrólise Enzimática: Bagaço de cana pré-tratado foi submetido à hídrólise enzimática utilizando-se diferentes concentrações de vinhaça industrial típica no meio reacional, conforme Tabela 1 abaixo. Pa rale Ia mente, experimentos na ausência de vinhaça, aqui chamados de experimentos referência, também foram realizados em idênticas condições experimentais: Tabela 1 - Hídrólise Enzimática [0061] Õs experimentos de hidrólise enzimática foram realizados em reator de 60L, nas seguintes condições experimentais; 50X; pH 4,8-5,2; 8% de sólidos totais; carga enzimática de 13,5mL de enzima/kg bagaço seco e 48 horas de reação. As reações de hidrólise foram conduzidas usando a enzima Cellic Ctec 2, fornecida pela Novozymes’ (Novozymes Latin America Ltda. -Araucária/PR, Brasil). A conversão da celulose presente na biomassa em glicose (açúcar fermentescível) atingida em cada ensaio realizado foi calculada pela seguinte equação (1): (D onde: IVbicose Experimentai é a massa de glicose presente no caldo hidrolisado após 48 horas de reação; Msranco é a massa de glicose medida no ensaio realizado em idênticas condições experimentais, mas na ausência de enzimas; Mceiuiose é a massa inicial de celulose presente no bagaço pré-tratado e 1,111 é o fator de conversão de celulose em glicose.Enzymatic Hydrolysis: Pretreated sugarcane bagasse was subjected to enzymatic hydrolysis using different concentrations of typical industrial vinasse in the reaction medium, as shown in Table 1 below. For example, experiments in the absence of vinasse, here called reference experiments, were also performed under identical experimental conditions: Table 1 - Enzymatic Hydrolysis The enzymatic hydrolysis experiments were performed in a 60L reactor under the following experimental conditions; 50X; pH 4.8-5.2; 8% total solids; enzymatic load of 13.5mL enzyme / kg dry bagasse and 48 hours of reaction. Hydrolysis reactions were conducted using the Cellic Ctec 2 enzyme supplied by Novozymes' (Novozymes Latin America Ltda. -Araucaria / PR, Brazil). The conversion of cellulose present in biomass to glucose (fermentable sugar) achieved in each test performed was calculated by the following equation (1): (D where: IVbicosis Experimental is the mass of glucose present in the hydrolyzed broth after 48 hours of reaction; Msranco is the glucose mass measured in the test performed under identical experimental conditions but in the absence of enzymes Mceiuiose is the initial mass of cellulose present in the pretreated bagasse and 1,111 is the conversion factor of cellulose to glucose.

Exemplo 2 [0062] Composição do Bagaço Pré-Tratado: A composição do bagaço pré-tratado por explosão a vapor foi determinada utilizando-se metodologia experimental baseada no procedimento desenvolvido pelo NREL, como previa mente descrito, e encontra-se apresentada na Tabela 2 a seguir;Example 2 Pre-Treated Bagasse Composition: The composition of the steam blast pretreated bagasse was determined using the experimental methodology based on the procedure developed by the NREL as previously described and is shown in Table 2. Next;

Tabela 2 - Composição do bagaço pré-tratado por explosão a vapor {base seca) com relação às suas três frações majoritárias.Table 2 - Composition of the bagasse pretreated by steam explosion (dry basis) in relation to its three major fractions.

[0063] Como pode ser observado na tabela acima, o tratamento com vapor preservou as frações de celulose e lignína e solubilizou significativa mente a hemicelulose, como desejado. Assim, espera-se que a acessibilidade das enzimas aos seus substratos específicos esteja consideravelmente facilitada no bagaço pré-tratado.As can be seen from the table above, steam treatment preserved the cellulose and lignin fractions and significantly solubilized hemicellulose as desired. Thus, the accessibility of enzymes to their specific substrates is expected to be considerably facilitated in pretreated bagasse.

Exemplo 3 [0064] Hidrólise Enzimática de Celulose com Careta de Sólidos de 8%: Em todos os experimentos realizados na presença de vinhaça o ajuste final do pH da suspensão reacional foi efetuado com hidróxido de sódio (NaOH). Experimentos de hidrólise na ausência de vinhaça e aqui denominados 'referência” foram realizados em triplicata, utilizando-se solução tampão citrato de sódio 50mM„ pH 5. A Figura 7 mostra as conversões obtidas.Example 3 Enzymatic Cellulose Hydrolysis with 8% Solid Grimace: In all experiments performed in the presence of vinasse the final pH adjustment of the reaction suspension was performed with sodium hydroxide (NaOH). Hydrolysis experiments in the absence of vinasse and referred to herein as 'reference' were performed in triplicate using 50mM sodium citrate buffer solution pH 5. Figure 7 shows the conversions obtained.

[0065] Como pode ser observado na Figura 7, a faixa de concentração de vinhaça que permite que elevadas conversões de celulose em glicose sejam atingidas no período de 48 horas vai de 30% a 60%. Tais valores finais são, inclusive, superiores aos observados para o ensaio referência, indicando que a presença da vinhaça além de não causar qualquer tipo de inibição nas enzimas utilizadas, ainda fornece um caldo hidrolisado muito mais apropriado para a etapa posterior de fermentação, devido à presença de nutrientes tipicamente encontrados na vinhaça.As can be seen from Figure 7, the vinasse concentration range that allows high cellulose-glucose conversions to be achieved within 48 hours ranges from 30% to 60%. These final values are even higher than those observed for the reference test, indicating that the presence of vinasse besides not causing any kind of inhibition in the enzymes used, still provides a much more appropriate hydrolyzed broth for the subsequent fermentation stage, due to nutrients typically found in vinasse.

[0066] Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.Those skilled in the art will enhance the knowledge presented herein and may reproduce the invention in the embodiments disclosed and in other embodiments within the scope of the appended claims.

ReivindicaçõesClaims

Claims (3)

1. Processo de hidrólise enzimática compreendendo a adição de vinhaça como agente tamponante do meio reacional contendo biomassa vegetal lignocelulósica, em que a dita biomassa vegetai lignocelulósica é selecionada do grupo consistindo de bagaço de cana-de-açúcar, palha de cana-de-açúcar ou uma mistura de bagaço de cana-de-açúcar e palha de cana-de-açúcar, caracterizado pela quantidade adicionada de vinhaça variar, em porcentagem mássíca (%p/p), de 30% a 60% e a quantidade de água variar, em porcentagem mãssica, de 70% a 40%.1. Enzymatic hydrolysis process comprising the addition of vinasse as a buffering agent to the reaction medium containing lignocellulosic plant biomass, wherein said lignocellulosic plant biomass is selected from the group consisting of sugarcane bagasse, sugarcane straw. or a mixture of sugarcane bagasse and sugarcane straw, characterized in that the amount of vinasse added varies by weight percentage (% w / w) from 30% to 60% and the amount of water varies , by mass percentage, from 70% to 40%. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela vinhaça ser definida como um resíduo proveniente do processo de destilação do vinho delevedurado, obtido após fermentação e separação das células de levedura.Process according to Claim 1, characterized in that the vinasse is defined as a residue from the distilled wine distillation process obtained after fermentation and separation of the yeast cells. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela vinhaça ser opcional mente filtrada, evaporada ou concentrada antes de ser adicionada como agente tamponante do meio reacional.Process according to Claim 2, characterized in that the vinasse is optionally filtered, evaporated or concentrated before being added as a buffer to the reaction medium.
BRPI1101295A 2011-03-30 2011-03-30 enzymatic hydrolysis process comprising the addition of vinasse as buffering agent of the lignocellulosic plant biomass-containing reaction medium BRPI1101295B1 (en)

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